全 文 ：辽宁近岸浑浊海域网采浮游生物的粒径结构特征*
宋摇 伦**摇 王年斌摇 宋永刚摇 李摇 楠
(辽宁省海洋水产科学研究院, 辽宁省海洋生物资源与生态学重点实验室, 辽宁大连 116023)
摘摇 要摇 河口及近岸海域环境复杂,浮游生物反馈调节频繁,粒径结构极不稳定.本文对辽宁
近岸河口区和港口区浑浊带海域的浮游生物粒径结构进行研究.结果表明: 在无机氮含量高
的浑浊带海域,浮游植物生物量主要集中在 20 滋mter)<100 滋m小粒径区域;而在低营养盐的清洁海域,浮游植物生物量主要集中在 ESD>
100 滋m大粒径区域.表明浮游植物群落对高浓度悬浮物的响应可能通过小粒径生物进行反馈
调节,使圆筛藻(Coscinodiscus sp. )等大粒径浮游植物生物量组成降低,将影响以摄食这些饵
料为主的各种鱼虾幼体资源量. 另外,本文构建了标准生物量谱,它符合北方近岸浅海、富营
养化水域生态系统的特征,谱线斜率表明,研究海域浮游生物群落的生物量随着粒级的增加
而逐渐增大.探讨了甲藻和枝角类作为评估悬浮物污染的指示生物的可行性.
关键词摇 标准生物量粒径谱摇 浮游生物摇 粒径结构摇 胁迫响应摇 浑浊海域
文章编号摇 1001-9332(2013)04-0900-09摇 中图分类号摇 P735; Q89摇 文献标识码摇 A
Characteristics of particle size structure of plankton community in turbidity zone of near鄄
shore waters, Liaoning Province of Northeast China. SONG Lun, WANG Nian鄄bin, SONG
Yong鄄gang, LI Nan (Liaoning Province Key Laboratory of Marine Biological Resources and Ecolo鄄
gy, Liaoning Ocean and Fisheries Science Research Institute, Dalian 116023, Liaoning, China) .
鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2013,24(4): 900-908.
Abstract: Estuary and nearshore waters have complicated environment, where plankton community
has a frequent feedback regulation and a very unstable particle size structure. In this paper, an in鄄
vestigation was made on the particle size structure of plankton in the turbidity zone of nearshore and
port area waters in Liaoning Province of Northeast China. In the waters with high concentration inor鄄
ganic nitrogen, phytoplankton biomass was mainly of small particle sizes, with the equivalent sphere
diameter (ESD) being primarily 20-100 滋m, while in low nutrient waters, the phytoplankton bio鄄
mass was mainly of larger size particles, with the ESD>100 滋m, indicating that the phytoplankton
feedback regulation caused the phytoplankton community to be comprised of small sized organisms
as part of the biological responses to high concentration suspended solids, which reduced the indi鄄
vidual number of larger organisms such as Coscinodiscus sp. and other species, and in turn, directly
affected the fisheries resources, including a variety of fish and shrimp larvae fed on phytoplankton.
A normalized biomass size spectrum with the characteristics of nearshore shallow aquatic oceanic
ecosystems exhibiting eutrophication was constructed. The spectrum slope indicated that the plank鄄
ton community biomass would gradually increase in size. The feasibility of using dinoflagellates and
cladocerans as the bio鄄indicators for eutrophication was discussed.
Key words: normalized biomass size spectra; plankton; size structure; stress response; turbidity
zone of nearshore water.
*海洋公益性行业科研专项(201005018,201105011)、辽宁省海洋与
渔业厅科研计划项目(2011009,201208)和国家海洋局近岸海域生态
环境重点实验室开放研究基金项目(201115)资助.
**通讯作者. E鄄mail: songlun827421@ sohu. com
2012鄄05鄄08 收稿,2013鄄01鄄10 接受.
摇 摇 重力净环流、泥沙的絮凝沉积、潮流的冲刷以及
风浪的搅动作用,是河口及浅海海域浑浊带形成的
主要原因[1-2] . 悬浮物可在浑浊带中短时间内获得
最大的累积,浮游生物为了适应这种急剧的环境变
化就必须付出较多的能量进行反馈调节[3] . 在国外
的某些区域,无机悬浮物被认为是水域中最为普遍
的污染.它主要通过增加水体浑浊度所产生的一系
列负效应及沉降后的掩埋作用而对水体中各生物类
应 用 生 态 学 报摇 2013 年 4 月摇 第 24 卷摇 第 4 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Apr. 2013,24(4): 900-908
群如浮游植物、浮游动物及鱼类等产生生理、行为、
繁殖、生长等方面的影响,从而影响整个水生态系统
的种群动态及群落结构[4] .悬浮物对浮游生物的影
响国内外研究较多[4-5],与其他化学因子的胁迫作
用不同,悬浮物对浮游生物的影响大多是间接和慢
性的,应更多地关注其粒径结构方面的变化. Shel鄄
don等[6]在 1972 年首先提出了粒径谱理论,可用于
评估外部胁迫对生态群落的效应,其标准生物量谱
的斜率、回归相关系数、谱线剩余方差可用于表征生
物群落的粒径结构,指示生态系统健康与稳定状
况[7-8] . 近些年,关于浮游生物粒径结构的研究主要
涉及粒级的划分及方法比较、粒级生物量及粒径谱
分析等[7-10] .而关于悬浮物对浮游生物粒径结构的
影响研究尚较缺乏. 本文通过对辽宁近岸浑浊带海
域浮游生物粒径结构的分析研究,揭示浑浊海域浮
游生物的群落状况,为海洋施工引起的悬浮物生态
影响评价提供参考.
1摇 研究区域与研究方法
1郾 1摇 调查区域与方法
2010—2011 年对辽宁近岸海域 ( 38. 8毅—
40. 9毅 N,121. 5毅—124. 5毅 E)进行了春、夏、秋季浮
游生物以及环境状况调查,调查区域见图 1,分 A、
B、C、D、E 5 个区域,其中 A 为双台子河口浑浊带,
悬浮泥沙主要来自河流输入和潮汐、风浪作用,共设
置 10 个站位;B、C 为近岸港口区,悬浮泥沙主要来
自沉积物的人为扰动和潮汐、风浪作用,分别设置
18 和 22 个站位;E 为河口兼港口区,悬浮泥沙主要
来自河流输入、沉积物的人为扰动和潮汐、风浪作
用,共设置 13 个站位;D 区域海水透明度相对较高,
受悬浮泥沙干扰较小,作为参照区,共设置 12 个站
位.为降低盐度等淡水因素对浮游生物的影响,河口
研究区站位均设置在盐度>25 的海水区域.
浮游生物采用《海洋调查规范》(GB / T 12763—
2007) [11]推荐的浅水玉、域、芋型浮游生物网从底至
表层垂直拖网,根据浮游生物等效球径( equivalent
sphere diameter, ESD) 大小,分别统计大 ( ESD >
500 滋m)、中型浮游动物(ESD<500 滋m)和浮游植
物;同期进行海水的铵盐(NH4 +)、硝酸盐(NO3 -)、
亚硝酸盐 ( NO2 - )、活性磷酸盐 ( PO4 3- )、石油类
(Oil)、pH、溶解氧(DO)、化学耗氧量(COD)、重金
属等指标的监测.调查和监测分析方法均参照国家
标准《海洋调查规范》(GB / T 12763—2007) [11]和
图 1摇 研究区位置(A ~ E)
Fig. 1摇 Location of study area (A-E).
《海洋监测规范》(GB 17378—2007) [12]执行.
1郾 2摇 数据处理
实验室内分别对浮游动、植物样品进行镜检、计
数、称量并记录其体长、宽和高. 根据测定的形态参
数、借助数学几何运算公式和体长鄄含碳量的经验公
式分别对浮游生物个体体积和生物个体含碳量进行
估算. 浮游植物细胞体积、含碳量参照孙军等[9]以
及 Eppley 等[10]述及的相应关系式进行直接估算;
浮游动物个体质量、体积、含碳量参照白雪娥等[13]
以及相关文献[14-18]关系式进行直接估算. 浮游桡
足类体积根据椭球体积公式(V = 4仔abL / 3,L、2a 和
2b分别为生物个体体长、体宽和体高)进行估算,磷
虾类、住囊类、毛颚类依近似圆台(或圆柱)体积计
算:V=仔L(a2+ab+b2) / 3,其中,L、2a 和 2b 分别为生
物个体体长、最大体宽和最小体宽.
标准化生物量谱(normalized biomass size spec鄄
tra,NBSS)的特征参数可以用来评价群落结构的稳
定性,指示系统的变化和环境健康状况[8,19] . 以经
Log2 转换的个体含碳量[19]为横坐标划分粒级,以最
小值为起点,每一粒级的上限对应的生物量是下限
相应值的两倍,以 Log2 [总生物量 /粒级差]为纵坐
标构建标准化生物量谱,并对谱线进行相关性及回
归分析.模式中的 a、b都有具体的生态意义:截距 b
的大小表示生产力水平高低,斜率 a 表示生态转化
效率及环境营养水平. 理想状态下的海洋生态系统
中,浮游生物的标准化生物量谱的斜率,以含碳量为
单位时应约为-1. 22,一般远海的、大型寡营养的水
域可能会更接近该值.受各种因素扰动作用的影响,
生态系统的谱图往往偏离稳定状态,其特征参数也
呈现相应的变化,因此可根据生物量谱特征参数大
小来评价生态系统、群落结构的稳定性,指示系统的
变化和环境健康状况[8] .
1094 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 宋摇 伦等: 辽宁近岸浑浊海域网采浮游生物的粒径结构特征摇 摇 摇 摇 摇 摇
采用相对重要性指数( IRI)确定群落中的优势
种:IRI=(W+N)伊F,W为某种类的生物量百分比;N
为某种类的数量百分比;F 为调查某种类出现的频
率[20] .
用 W统计量来比较浮游动物数量和生物量的
优势度,其公式为:
W =移
S
i = 1
(B i - Ai)
50(S - 1)
式中:B i和 Ai为 ABC曲线中种类序号对应的生物量
和数量的累积百分比;S为出现物种数.当浮游动物
生物量优势曲线在数量优势度曲线之上时,W 为
正,反之 W为负[21] .
对上述公式计算、数据分析、方差检验、曲线绘
制均通过 Microsoft Excel 2003 和 SPSS 13. 0、PRIM鄄
ER 5. 0 软件完成.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 研究区水质环境特征
一般情况下,在自然海域,影响浮游植物粒度分
布的主要因素是营养盐条件、温度、光照等环境因
子.监测结果表明, A、B、E 研究区海水具有高悬浮
物、高无机氮特征,研究区 C 悬浮物和无机氮含量
处于中等水平,而研究区 D 悬浮物和无机氮相对较
低(表 1).
2郾 2摇 浮游生物粒径及优势种组成
研究区(A ~ E)浮游植物等效球径(ESD)全年
分布在 3 ~ 245 滋m,浮游动物 ESD 全年分布在 8 ~
1150 滋m.研究区浮游生物各粒径组第一优势种组
成见表 2.
从研究区各粒径浮游植物生物量组成可见(表
3),A、B、C、E 研究区浮游植物生物量主要集中在
20 滋m藻(Skeletonema costatum)、具槽帕拉藻(Paralia sul鄄
cata)、皇冠角毛藻(Chaetoceros diadema)、旋链角毛
藻(Chaetoceros curvisetus)、柔弱角毛藻(Chaetoceros
debilis)、伏氏海线藻(Thalassionema frauenfeldii)、拟
脆杆藻(Fragilariopsis sp. )以及三角角藻(Ceratium
tripos);而参照区 D主要集中在 ESD>100 滋m区域,
以较大粒径的圆筛藻(Coscinodiscus sp. )为主要贡
献者.各研究区浮游植物类群主要以硅藻为主,甲藻
仅在夏季参照区 D生物量组成中所占比例较高,达
60% ,其余各研究区甲藻生物量均小于 3% (A、E)
或未检出(B、C).
浮游动物类群主要以桡足类为主,优势种主要
为沃氏纺锤水蚤(Acartia omorii)和强壮滨箭虫(Aid鄄
anosagitta crassa).枝角类仅在夏季研究区 D有检出
[多型复圆囊溞(Podon polyphemoides)和肥胖三角
溞 ( Pseudevadne tergestina ), 丰 度 组 成 ( 3郾 9 依
1郾 5)% ],其余各研究区均未检出.各研究区生物量
主要由个体优势明显的强壮箭虫贡献.
2郾 3摇 浮游生物粒径谱特征
2郾 3郾 1 河口研究区(A、E)摇 研究区(A、E)浮游生物
标准生物量谱及线性回归的参数值见图 2、图 3. 研
究区 A浮游植物标准生物量谱线回归相关性仅在
2011 年春季达显著水平,其余调查时段均未达到显
著水平;而浮游动物除 2010 年夏季未达到显著水
平,2011 年春季达到显著水平外,其余调查时段均
达到极显著水平;从总的浮游生物标准生物量谱线
回归相关性来看,除 2011 年春季未达到显著水平,
2010 年夏季达到显著水平外,其余调查时段均达到
极显著水平.
表 1摇 研究区海水悬浮物和无机氮含量
Table 1摇 Suspended matter and inorganic nitrogen content in water of study area (mean依SE)
研究区
Study area
年份
Year
悬浮物 Suspended matter (mg·L-1)
春 Spring 夏 Summer 秋 Autumn
无机氮 Inorganic nitrogen (mg·L-1)
春 Spring 夏 Summer 秋 Autumn
A 2010 78. 5依15. 8 87. 2依19. 2 45. 3依10. 8 0. 63依0. 17 1. 23依0. 10 0. 60依0. 11
2011 65. 3依12. 1 72. 1依10. 2 55. 2依7. 9 1. 13依0. 06 0. 99依0. 05 0. 72依0. 08
B 2010 41. 5依2. 0 - - 0. 61依0. 01 - -
2011 59. 9依3. 7 - 53. 4依3. 9 0. 82依0. 02 - 0. 97依0. 01
C 2010 28. 1依1. 3 12. 1依0. 2 - 0. 26依0. 00 0. 14依0. 00 -
2011 - - 23. 5依1. 8 - - 0. 39依0. 01
D 2010 4. 3依0. 6 - 5. 5依0. 2 0. 18依0. 01 - 0. 20依0. 02
2011 - 5. 5依0. 7 - - 0. 20依0. 04 -
E 2010 13. 3依2. 2 33. 2依3. 4 30. 0依6. 3 0. 30依0. 01 0. 78依0. 03 1. 11依0. 05
2011 21. 7依4. 3 46. 2依1. 8 30. 3依7. 0 0. 28依0. 02 0. 90依0. 01 0. 69依0. 02
-未监测 Not monitored.
209 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
表 2摇 研究区浮游生物各粒径组第一优势种
Table 2摇 Plankton size of the first dominant species in the study area
等效球径
ESD (滋m)
种类 Species 春季 Spring 夏季 Summer 秋季 Autumn
<20 中肋骨条藻 Skeletonema costatum A0、E1 A0、C1
具槽直链藻 Melosira sulcata A1、D0 C0 A1、B1
矮小短棘藻 Detonula pumila B1
冕孢角毛藻 Chaetoceros diadema B0 A0
旋链角毛藻 Chaetoceros curvisetus C0、E0 E0、E1 E0
柔弱角毛藻 Chaetoceros debilis D0
伏氏海线藻 Thalassionema frauenfeldii A1
脆杆藻 Fragilaria sp. E1
三角角藻 Ceratium tripos D1
20 ~ 100 格式圆筛藻 Coscinodiscus granii A1、D0 A1、C0、D1、E1 A1、B1、E1
掌状冠盖藻 Stephanopyxis palmeriana E0
劳氏角毛藻 Chaetoceros lorenzianus A0 D0
布氏双尾藻 Ditylum brightwellii E1
高盒形藻 Biddulphia regia B0、C0、E0
中国盒形藻 Biddulphia sinensis A0、B1 E0 A0、C1
桡足类无节幼体 Copepod nauplii B0、C0、D0、E1 C0、D0、E1 A1、B1、C1、D0、E0、E1
100 ~ 200 星脐圆筛藻 Coscinodiscus asteromphalus A0、C0、D0 C0 D0、E0
细弱圆筛藻 Coscinodiscus subtilis A0、A1 A1、B1
桡足类幼体 Copepodite larva C0、E1 E1 B1、C1、E1
洪氏纺锤水蚤 Acartia hongi A1 A0
孔雀强额哲水蚤 Parvocalanus crassirostris A1、D0 E0
小拟哲水蚤 Paracalanus parvus A0、B0、B1、D0、E0 A0
拟长腹剑水蚤 Oithona similis C0、E0
短角长腹剑水蚤 Oithona brevicornis D0
200 ~ 500 巨圆筛藻 Coscinodiscus gigas A1、E1 D1 C1、E1
夜光藻 Noctiluca scintillans A0、C0、E0 D0 D0
沃氏纺锤水蚤 Acartia omorii A0、A1、B0、B1、D0、E0、E1 A0、C0、E0 A1、B1、C1、D0
火腿伪镖水蚤 Pseudodiaptomus poplesia A0
刺尾歪水蚤 Tortanus spinicaudatus A1
捷氏歪水蚤 Tortanus derjugini E0
中华哲水蚤 Calanus sinicus E1
>500 强壮滨箭虫 Aidanosagitta crassa A0、A1、B0、B1、C0、E1 A0、A1、C0、E0 A0、A1、B1、C1、D0、E0
海蛇尾长腕幼虫 Ophiopluteus larva D0
短尾类大眼状幼体 Brachyura megalopa D0
长额超刺糠虾 Hyperacanthomysis longirostris E1
A ~ E:研究区 Study areas; 0)2010; 1)2011.
摇 摇 研究区 E 浮游植物标准生物量谱线回归相关
性所有调查时段均未达到显著水平;浮游动物除
2010 年秋季未达到显著水平,2010 年春季达到显著
水平外,其余调查时段均达到极显著水平;从总的浮
游生物标准生物量谱线回归相关性来看,除 2011 年
夏季未达到显著水平,2010 年春季达到显著水平
外,其余调查时段均达到极显著水平.
从总的浮游生物标准生物量谱线斜率看,研究
区 A季节变化在-0. 636 ~ -0. 265,研究区 E季节变
化在-0. 670 ~ -0. 266,其最高值均出现在秋季;从
截距变化看,研究区 A 在 7. 738 ~ 11. 34,研究区 E
在 9. 317 ~ 11. 613,其最高值均出现在春季,最低值
均出现在夏季.
从浮游动物的 W 值来看,研究区 A 在 2011 年
春季(0. 045)、2010 年夏季(0. 153)、2010 年秋季
(0. 148)、2011 年秋季(0. 085)生物量处于优势地
位,而在 2010 年春季 ( - 0. 009 )、 2011 年夏季
(-0郾 102)数量处于优势地位. 研究区 E 在 2010 年
春季(0. 078)、2010 年秋季(0. 530)、2011 年秋季
(0郾 024)生物量处于优势地位,而在 2011 年春季
(-0郾 025)、 2010 年夏季 ( - 0郾 215 )、 2011 年夏
季(-0郾 065)数量处于优势地位. 总的来看,浮游动
3094 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 宋摇 伦等: 辽宁近岸浑浊海域网采浮游生物的粒径结构特征摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 3摇 研究区浮游植物粒径组成
Table 3摇 Phytoplankton size composition of the study area (mean依SE)
研究区
Study area
季节
Season
年份
Year
总生物量
Total biomass
(mg·m-3)
总丰度
Total abundance
(104 ind·m-3)
生物量百分比 Percentage of the biomass (% )
<20 滋m 20 ~ 100 滋m >100 滋m
A 春 Spring 2010 109. 4 64. 0 4依1 96依1 0
2011 230. 4 12. 7 0. 12依0. 07 80依11 19依11
夏 Summer 2010 35. 8 7. 9 1. 2依0. 7 79依9 20依9
2011 668. 4 203. 7 1. 5依0. 4 86依4 13依4
秋 Autumn 2010 55. 5 7. 0 0. 6依0. 2 99依0. 2 0
2011 571. 9 37. 8 0. 3依0. 1 52依5 48依5
B 春 Spring 2010 604. 1 396. 1 7依1 93依1 0
2011 30. 7 96. 9 36依4 64依4 0
秋 Autumn 2011 596. 4 37. 8 0. 5依0. 1 96依2 4依2
C 春 Spring 2010 919. 5 3906. 2 21依3 72依3 7依3
夏 Summer 2010 93. 3 48. 4 4依1 87依4 8依4
秋 Autumn 2011 260. 2 81. 8 2依0. 3 93依1 5依1
D 春 Spring 2010 502. 7 234. 2 0. 4依0. 1 14依1 86依1
夏 Summer 2011 49. 8 148. 9 5依0. 4 34依6 61依6
秋 Autumn 2010 824. 1 127. 3 0. 4依0. 1 22依7 77依7
E 春 Spring 2010 644. 9 476. 6 6依2 94依2 0
2011 3033. 1 10983. 9 12依2 69依11 19依13
夏 Summer 2010 146. 1 62. 9 4依2 96依2 0
2011 698. 5 2110. 3 22依8 78依8 0
秋 Autumn 2010 22294. 6 2158. 4 0. 2依0. 1 64依21 36依21
2011 1098. 7 368. 8 3依1 74依8 23依8
图 2摇 研究区 A浮游生物标准生物量谱季节变化
Fig. 2摇 Normalized biomass size spectra seasonal variation of plankton in study area A.
Sp:春季 Spring; Su:夏季 Summer; Au:秋季 Autumn. 下同 The same below.
409 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
图 3摇 研究区 E浮游生物标准生物量谱季节变化
Fig. 3摇 Normalized biomass size spectra seasonal variation of plankton in study area E.
物群落结构在秋季相对稳定.
2郾 3郾 2 港口研究区(B、C) 摇 受监测资料所限,研究
区 B只分析了 2010 年春季和 2011 年春、秋季数据,
研究区 C只分析了 2010 年春季和 2011 年夏、秋季
数据. 浮游生物标准生物量谱及线性回归的参数值
见图 4、图 5. 研究区 B浮游植物标准生物量谱线回
归相关性所有调查时段均未达到显著水平;浮游动
物除 2010 年春季达到显著水平外,其余调查时段均
达到极显著水平;从总的浮游生物标准生物量谱线
回归相关性来看,所有调查时段均达到极显著水平.
研究区 C 浮游植物标准生物量谱线回归相关
性仅在 2011 年秋季达显著水平,其余调查时段均未
达到显著水平;而浮游动物在 2010 年秋季达到极显
著水平,2011 年春季达到显著水平,2010 年夏季未
达到显著水平;从总的浮游生物标准生物量谱线回
归相关性来看,所有调查时段均达到极显著水平.
从总的浮游生物标准生物量谱线斜率看,研究
区 B季节变化在-0. 711 ~ -0. 595,研究区 C季节变
化在-0. 741 ~ -0. 364;从截距变化看,研究区 B 在
6. 209 ~ 9. 415,研究区 C在 8. 299 ~ 10. 505.
从浮游动物的 W 值来看,研究区 B 在 2011 年
春季(0. 100)生物量处于优势地位,而在 2010 年春
季(-0. 071)、2011 年秋季( -0. 093)数量处于优势
地位. 研究区 C在 2010 年春季(0. 049)生物量处于
优势地位,而在 2010 年夏季(-0. 025)、2011 年秋季
(-0. 060)数量处于优势地位.
2郾 3郾 3 参照区(D) 摇 受监测资料所限,参照区 D 只
分析了 2010 年春、秋季和 2011 年夏季数据,浮游生
物标准生物量谱及线性回归的参数值见图 6. 其浮
游动、植物标准生物量谱线回归相关性所有调查时
段均未达到显著水平;从总的浮游生物标准生物量
谱线回归相关性来看,2010 年秋季达到极显著水
平,2010 年春季达到显著水平,2010 年夏季未达到
显著水平.
总的浮游生物标准生物量谱线斜率季节变化在
-0. 534 ~ -0. 392,截距变化在 10. 081 ~ 11. 500.
从浮游动物的 W 值来看,3 个调查时段生物量
均处于优势地位,说明浮游动物群落结构相对比较
5094 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 宋摇 伦等: 辽宁近岸浑浊海域网采浮游生物的粒径结构特征摇 摇 摇 摇 摇 摇
图 4摇 研究区 B浮游生物标准生物量谱季节变化
Fig. 4摇 Normalized biomass size spectra seasonal variation of plankton in study area B.
图 5摇 研究区 C浮游生物标准生物量谱季节变化
Fig. 5摇 Normalized biomass size spectra seasonal variation of plankton in study area C.
图 6摇 研究区 D浮游生物标准生物量谱季节变化
Fig. 6摇 Normalized biomass size spectra seasonal variation of plankton in study area D.
稳定,在生物量上占优势的大个体种类较多.
3摇 讨摇 摇 论
悬浮物可直接或间接对浮游生物产生影响,如
降低水体透光率、营养盐释放率或吸附效率等,直接
影响浮游植物的光合作用速率. 浮游植物粒径不
同,细胞体内的色素浓度也不尽相同,一般情况下,
大粒径细胞色素浓度较小粒径细胞低,而且大粒径
细胞对光能的使用效率较低,另外大粒径细胞在运
动时由于粒径较大,影响了细胞对光能的吸收,这些
现象可以用“包裹效应冶 (package effect)来描述,由
于包裹效应使大粒径细胞的光合作用速率较小粒径
细胞低[22-25] . 本文 A、B、C、E 研究区常年处于高浓
度的悬浮物环境中,浮游植物生物量主要集中在
20 滋m处于透明度相对较高环境中,浮游植物生物量主要
集中在 ESD>100 滋m 大粒径区域,研究结果符合
“包裹效应冶.表明浮游植物群落对高浓度悬浮物的
响应可能是通过小粒径生物来进行反馈调节的. 而
这种调节的结果使圆筛藻等大粒径浮游植物生物量
组成降低,并影响以摄食这些饵料为主要食物来源
的多种鱼虾幼体资源量. 本文浑浊带水域甲藻检出
率明显低于参照区,与硅藻相比,甲藻更耐受较低的
营养盐,但需要较高的温度和较强的光照[26],不适
609 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
宜在高浓度悬浮物的环境生长.
悬浮物中一些碎屑和无机固体物质可以妨碍浮
游动物对食物的摄取,或者稀释肠中的内容物,从而
减少对食物的吸收. 悬浮物对桡足类的摄食影响不
大,主要因为桡足类的运动速度比较快,具有选择性
摄食能力,可减少悬浮物对其的影响.悬浮粘土对枝
角类的丰度、摄食率、存活率及繁殖率等有明显影
响,枝角类对粒径>1 滋m 悬浮粘土反应尤为敏感,
半致死浓度为 50 mg·L-1,超过 100 mg·L-1其幼体
会迅速死亡;当悬浮粘土浓度为 50 mg·L-1时,枝角
类摄食率下降 13% ~83% ,这种影响对幼体更加明
显[27-29] .悬浮物对觅食选择能力弱的浮游动物生存
和发育影响相对较大,引起浮游动物群落结构的改
变. 本研究发现,多型复圆囊溞和肥胖三角溞在浑
浊带水域(A、B、C、E研究区)基本未检出,仅在研究
区 D有检出,表明枝角类也不太适宜在含有高浓度
悬浮物的环境生长.
营养盐水平是影响浮游植物粒度的重要因素.
有研究认为,小粒度的细胞在营养盐竞争中更具有
优势.这是因为,同大粒度的细胞相比,小粒度的细
胞具有更高的营养盐吸收速率和更大的生长速率,
而且营养盐更容易通过分子扩散运输到细胞体
内[30];但也有人认为,大细胞比小细胞在对 PO4 3-的
吸收中更具竞争优势[31] . Grover[32]对不同形状细胞
的竞争能力进行研究,结果表明,对于球形的细胞,
小粒度的细胞比大粒度的细胞更具竞争优势,而对
于细长型的细胞,大粒度的细胞比小粒度的细胞更
具竞争优势[25] .本文 A、B、C、E 研究区常年处于高
浓度的无机氮环境中,浮游植物生物量主要集中在
20 滋m处于无机氮相对较低环境中,浮游植物生物量主要
集中在 ESD>100 滋m大粒径区域.
粒径谱理论可用于评估外部胁迫对生态群落的
效应,其标准生物量谱的斜率、截距、回归相关系数、
谱线剩余方差可用于表征生物群落的粒径结构,指
示生态系统健康与稳定状况. 处于理论上稳定状态
的生物群落的标准化生物量谱的线性回归斜率为
-1. 22(以含碳量为单位) [8] . 在建立浮游生物生物
量谱过程中,能获得完全连续粒级的浮游生物样是
最理想的. 本文构建的标准生物量谱粒级分布并不
是完全连续的,在粒级-2 ~ -5 之间存在一明显波谷
和粒径空缺,这一粒级主要是由原生动物构成,由于
技术原因,本文未对这一粒级的生物作更深入分析,
这可能会对最后建立的生物量谱有一定影响. 另
外,本文构建的标准生物量谱线性回归拟合系数较
低,这也符合北方近岸浅海、富营养化水域生态系统
的特征[19] . 本文中各研究区标准生物量谱线性回
归斜率均大于-1. 22,表明研究海域浮游生物群落
的生物量随着粒级的增加而逐渐增大,在沿食物链
的能量流动过程中,大个体比小个体消耗了更多的
能量.
因海洋工程引发的悬浮物对浮游生态的影响一
直缺乏科学的评估手段,甲藻和枝角类是否可作为
评估悬浮物污染的指示生物,尚需在今后的工作中
进一步研究.
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作者简介 摇 宋 摇 伦,男,1980 年生,硕士,助理研究员. 主要
从事海洋环境保护和海洋生态学研究,发表论文 20 余篇.
E鄄mail: songlun827421@ sohu. com
责任编辑摇 肖摇 红
809 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷